Δ2.5 Προσομοίωση Υπόγειων Υδατικών Συστημάτων
Υπολογιστικές μέθοδοι και τεχνικές για την μαθηματική προσομοίωση της ροής και της μεταφοράς μάζας στα υπόγεια νερά (κορεσμένη και ακόρεστη ζώνη), ανάπτυξη δεξιοτήτων στην κατασκευή πλήρους μαθηματικού μοντέλου σε υπόγειο υδατικό σύστημα και εφαρμογές των μοντέλων υπόγειων νερών σε έργα μηχανικού. Το μάθημα διεξάγεται εξ ολοκλήρου εργαστηριακά (PC Lab) ενώ με εφαρμογές με χρήση ελεύθερου λογισμικού ανοιχτού κώδικα της USGS (MODFLOW-2005/MODFLOW 6, MT3D-USGS/MT3DMS, SEAWAT, UCODE_2014, MODFLOW-OWHM, MODFLOW-CFP):
- Θεμελιώδεις αρχές προσομοίωσης υπόγειων υδροφορέων: Ανάπτυξη εννοιολογικού μοντέλου υπόγειου υδατικού συστήματος (ανάλυση υδρογεωλογικού συστήματος, καθορισμός υδρολογικών διεργασιών, οριακές και συνοριακές συνθήκες).
- Σχεδιασμός μοντέλου ροής υπόγειων νερών: Διαστασιοποίηση μοντέλου, χωρική και χρονική διακριτοποίηση, στρώματα και παράμετροι μοντέλου, αρχικές και οριακές συνθήκες και υδραυλικά όρια, προσομοίωση σταθερής και μη σταθερής ροής.
- Βασικές αρχές κατασκευής μοντέλου μικρής κλίμακας: μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών σε συνθήκες μόνιμης ροής, βασικές κατηγορίες οριακών συνθηκών (Dirichlet, Neumann) και σχετικά πακέτα [Εργαστηριακή εφαρμογή: MODFLOW-2005, LPF, CHB, WEL]
- Σχεδιασμός και κατασκευή υδρογεωλογικού μοντέλου: χωροχρονική διακριτοποίηση υδροφόρου συστήματος, οριακές συνθήκες (Dirichlet, Neumann, Cauchy) και σχετικά πακέτα, απεικόνιση αποτελεσμάτων [Εργαστηριακή εφαρμογή: MODFLOW-2005, LPF, CHB, WEL, RCH, GHB, RIV, DRN, EVT]
- Προσομοίωση μεταφοράς μάζας σε πορώδη μέσα: μαθηματική διατύπωση του προβλήματος. προσομοίωση φαινομένων μεταγωγής, διασποράς και διάχυσης: (α) Σημειακή πηγή και (β) διάχυτη πηγή διαμέσω της ακόρεστης ζώνης [Εργαστηριακή εφαρμογή: MT3D-USGS, UZT, MT3DMS].
- Προσομοίωση παράκτιων υδροφορέων: συνθήκες ροής μεταβαλλόμενης πυκνότητας, προσομοίωση θαλάσσιας διείσδυσης [Εργαστηριακή εφαρμογή: MT3DMS, SEAWAT]
- Προσομοίωση αγροτικών υδροσυστημάτων: βελτιστοποίηση αρδευτικών απολήψεων, δίκτυα/υποδομές μεταφοράς -αρδευτικά κανάλια, κλειστοί/ανοιχτοί αγωγοί-, εδαφικές ιδιότητες, υδατικές ανάγκες καλλιεργειών, υδατικό ισοζύγιο σε επίπεδο αγροτεμαχίου [Εργαστηριακή εφαρμογή: MODFLOW-OWHM. FARM process, SFR]
- Βαθμονόμηση/ρύθμιση μοντέλου: μέθοδος δοκιμής και σφάλματος και άλλες στατιστικές μέθοδοι, ανάλυση ευαισθησίας και παραμετροποίηση, πρόβλεψη και αβεβαιότητα [Εργαστηριακή εφαρμογή: UCODE_2014].
- Προσομοίωση καρστικών υδροσυστημάτων: αρχές καρστικής υδρολογίας, ροή σε δευτερογενές πορώδες, αλληλεπίδραση με πρωτογενές πορώδες, τυρβώδης και γραμμική ροή υπόγειου νερού [Εργαστηριακή εφαρμογή: MODFLOW-CFP].
- Εφαρμογές μοντέλων σε έργα μηχανικού: προσομοίωση τεχνητού εμπλουτισμού υδροφορέων (RCH, WEL), προσομοίωση αβαθών γεωθερμικών ταμιευτήρων χαμηλής/μέσης ενθαλπίας (MT3DMS), προσομοίωση έργων υποβιβασμού στάθμης του υπόγειου νερού σε τεχνικά έργα (HFB, SUB), συμμετοχική προσομοίωση.
- Τεχνική έκθεση μοντέλου υπόγειου υδατικού συστήματος: στοιχεία και περιεχόμενα τεχνικής έκθεσης, μέθοδοι απεικόνισης και παρουσίασης αποτελεσμάτων.